臍橙果酒香氣成分色譜保留時間的定量構效關系

秦正龍+馮長君

摘要：在分子拓撲理論基礎上，計算臍橙果酒中30種香氣成分的分子形狀指數（mK）、分子連接性指（nx），并通過多元線性回歸及最佳變量子集方法，構建臍橙果酒香氣成分分子結構與色譜保留時間（RT）之間的定量構效關系模型。結果表明，四元最佳QSRR模型為RT=3.651+1.317×0x+4.108×1x-2.556×1K+6.587×4K，此時相關系數為0.959，逐一剔除法交叉驗證系數為0.866；用Jackknife法進行穩健性檢驗，相關系數在0.953～0.966之間，具有良好的穩健性和預測能力，計算值與試驗值頗為吻合。

關鍵詞：臍橙果酒；香氣成分；拓撲指數；保留時間；定量結構-保留相關

中圖分類號： TS262.7文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）07-0169-02

臍橙色澤艷麗誘人，風味清香甘甜，除富含蛋白質、維生素、胡蘿卜素等人體所需的營養成分外[1-2]，還含有檸檬苦素、黃酮類等活性物質[3-4]，經常食用不但能清火養顏、分解多余脂肪、促進新陳代謝，還能降低重金屬在人體內的積聚、防癌抗癌[5-6]，是一種公認的綠色保健營養食品。近年來，我國臍橙種植面積不斷擴大，產量不斷提高，加上臍橙成熟期比較集中、我國目前臍橙加工業滯后，導致果農往往賣果難，大量鮮果甚至腐爛丟棄。因此，有效開發臍橙果酒，不但可以消化臍橙積壓，提升臍橙產業鏈，而且還能提高臍橙的經濟附加值[7]。李曉英以臍橙為原料，經發酵制得臍橙果酒，并利用萃取法對其香氣成分進行提取，通過色譜-質譜聯用技術分析確認獲得30種化合物[8]。本試驗利用分子形狀指數（mK）[9]、分子連接性指（nx）[10]，對臍橙果酒香氣成分的保留時間（RT）進行回歸分析，得到良好的定量結構-色譜保留關系（QSRR）預測模型，為臍橙果酒香氣成分的開發利用提供理論參考。

1材料與方法

1.1材料

OPTIPLEX 3020計算機，戴爾股份有限公司生產；Chemoffice 2005軟件，劍橋化學軟件公司研發；SPSS 13.0軟件，美國SPSS公司研發；分子拓撲參數計算軟件，中南大學中藥現代化分析實驗室研發。臍橙果酒。

1.2方法

用ChemDraw Ultra 9.0畫出從臍橙果酒中分離出的30種香氣成分的分子結構，以摩爾格式保存；Matlab 7.1.0程序中用分子拓撲指數計算軟件[11]得到分子形狀指數（mK）、分子連接性指（nx）（表1），由于篇幅所限，僅列出5種；將2類拓撲指數作為自變量，對應的RT作為因變量，用最佳變量子集方法選擇最好的變量組合，建立QSRR模型，其預測能力及魯棒性用逐一剔除法進行檢驗。

2結果與分析

2.1臍橙果酒香氣成分QSRR模型的建立

在95%置信區間，應用SPSS 13.0軟件將30種臍橙果酒香氣成分的保留時間（RT）與對應的拓撲指數進行擬合，由最佳變量子集回歸得到預測模型。由表2可見，隨模型參數的增多，復相關系數R值不斷增大，但達到4個參數時增大相對較小；模型參數達到4個時，交叉驗證系數Q2值相對最大，為0.866，說明該模型此時的穩健性相對最好。為使所建模型具有好的可信度，樣本的容量與所選變量數值之比不能太小[12]，經綜合考慮，確定四元最佳QSRR模型為：

此時，n=30、R=0.959、判定系數R2=0.920、校正判定系數R2adj=0.907、Q2=0.866、F=71.604、標準差S=2.580，用模型給出的計算值與試驗值吻合較好（圖1）。

2.2QSRR模型的質量檢驗

置信度為95%時，Fisher檢驗的臨界值F0.05（4，25）為 2.760，本試驗所建模型的Fisher檢驗值為71.604，遠遠大于2.760，說明RT與mK、nx之間的相關關系顯著，且有95%的可信度。采用Jackknife法對四元QSRR模型的穩健性進行檢驗，每剔除1個化合物，用余下的化合物建模，并依據相關系數的雷達圖對模型的穩健性進行評價。由圖2可見，以 0.945 為圓心、0.005為間距，30個Jackknife的相關系數在原始模型相關系數（R=0.959）上下波動，落在0.953～0.966之間。另外，計算值與試驗值的差值都小于3S，這表明該模型具有良好的穩健性和預測能力。

2.3與文獻方法的比較

將本研究QSRR方法與文獻[13]方法進行比較，2個方程均為4個參數。由表3可見，本研究QSRR方法明顯比文獻好。

3結論

定量結構-色譜保留相關（QSRR）方法是色譜領域中的有用工具，對預測色譜保留值、選擇色譜分離條件、解釋色譜分配機理等具有重要意義。利用分子形狀指數（mK）、分子連接性指（nx）這2類拓撲指數構建QSRR模型，可比較全面地揭示化合物的結構特征，蘊含了影響臍橙果酒香氣成分色譜保留時間的本質因素，所建模型相關性高，穩健性好，預測能力強，可為探討臍橙果酒的香味、質量和色譜行為等提供一定的參考依據。

參考文獻：

[1]葉興乾. 柑橘加工與綜合利用[M]. 北京：中國輕工業出版社，2005：6-21.

[2]潘訓海. 臍橙果酒澄清技術[J]. 江蘇農業科學，2013，41（7）：245-247.

[3]王科軍，吳笑臣，鐘金蓮，等. 贛南臍橙果汁脫苦工藝及對糖、VC和有機酸的影響[J]. 食品科學，2011，32（12）：24-28.

[4]勾中智，徐維盛，劉靜，等. 臍橙中6種功效成分RP-HPLC檢測方法的建立[J]. 食品研究與開發，2014，35（5）：80-83，84.

[5]黃運紅，高興強，黎偉偉，等. 超聲波提取臍橙皮黃酮類化合物的工藝研究[J]. 食品科學，2009，30（16）：102-105.

[6]張素斌，張繡瑜，梁巧榮. 貢柑與臍橙營養成分的分析與比較[J]. 食品工業科技，2010，31（2）：317-318.

[7]李偉雄，劉功良，陳偉. 臍橙果酒釀造工藝的研究[J]. 中國釀造，2012，31（8）：188-190.

[8]李曉英. 臍橙果汁與果酒香氣成分的GC-MS分析[J]. 中國釀造，2013，32（3）：154-157.

[9]許祿，胡昌玉. 應用化學圖論[M]. 北京：科學出版社，2000：247.

[10]Kier L B，Hall L H. Derivation and significance of valence molecular connectivity[J]. Journal of Pharmaceutical Sciences，1981，70（6）：583-589.

[11]張婷，梁逸曾，趙晨曦，等. 基于分子結構預測氣相色譜程序升溫保留指數[J]. 分析化學，2006，34（11）：1607-1610.

[12]劉東，章文軍，許祿. 手性羥酸和氨基酸類化合物的構效關系研究[J]. 化學學報，2009，67（2）：145-150.

[13]廖立敏. 臍橙果酒香氣成分結構與色譜保留時間的關系[J]. 食品與發酵工業，2015，41（2）：212-216